轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)922-2.81技术解析与应用

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯，镧提纯风机，D(La)922-2.81，离心鼓风机，风机配件，风机修理，工业气体输送，稀土矿提纯技术

一、引言：稀土提纯工艺与风机技术概述

稀土元素作为现代高新技术产业不可或缺的战略资源，其提纯工艺的效率和品质直接关系到下游产业链的发展。在轻稀土（铈组稀土）的提纯过程中，镧（La）元素的分离与提纯是核心环节之一。这一过程涉及焙烧、酸溶、萃取、结晶等多个单元操作，而每一个操作环节都对气体输送设备:特别是离心鼓风机:提出了特殊而严格的要求。风机不仅需要提供稳定、可控的气流，以维持反应条件（如压力、气氛、流量），还可能直接输送参与反应的工业气体（如氧气、氮气、氩气等）或处理生产过程中产生的烟气。

离心鼓风机以其高压力、大流量、运行平稳、易于调节等特点，成为稀土湿法冶金及火法冶金工艺中气体动力系统的首选设备。针对稀土提纯，尤其是镧提纯工艺的特殊性（如介质可能具有腐蚀性、对气体纯净度有要求、工艺压力需求多变等），风机厂商开发了系列化的专用产品。本文将聚焦于轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机中的一款典型设备:D(La)922-2.81型高速高压多级离心鼓风机，从其型号解读、结构原理、核心配件、维护修理，并扩展到其在输送各类工业气体中的应用进行系统性阐述。

二、D(La)系列风机与型号D(La)922-2.81详解

在稀土提纯领域，常用的离心鼓风机系列包括：“C(La)”型系列多级离心鼓风机（适用于中等压力稳定送风）、“CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机（专为稀土浮选工艺设计，注重流量调节与抗堵塞）、“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机（结构紧凑，用于低压增压）、“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机（高转速，高效率）、“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机（稳定性高）以及本文重点介绍的 “D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机。

该系列风机专为工艺流程中需要较高排气压力的环节设计，例如：用于高压浸出塔的鼓氧/鼓空气、高压喷雾焙烧炉的助燃风供给、或作为工艺气体增压输送的关键设备。

完整风机型号：D(La)922-2.81

其型号解读如下：

“D”：代表“D”系列高速高压多级离心鼓风机。其结构特点是采用多级叶轮串联，通过齿轮箱增速，使转子达到很高的工作转速，从而单机即可获得较高的压升。

“(La)”：明确标识此风机为针对“镧”（La）元素提纯工艺进行过特殊设计或选材优化的机型。这可能意味着风机的过流部件（如叶轮、机壳）采用了更耐特定介质腐蚀的材料，或密封系统针对工艺气体特性进行了特别配置。

“922”：表示风机在标准进口状态（通常指进口压力为1个标准大气压，温度20℃，介质为空气）下的额定流量为每分钟922立方米。这是一个非常重要的性能参数，直接关系到其服务的工艺单元的气体处理能力。

“-2.81”：表示风机在输送空气时，设计点（额定流量下）的出口压力为2.81个标准大气压（绝对压力），即风机产生的压力升约为1.81个大气压（表压）。此处型号中未出现“/”符号，根据命名规则，即默认进口压力为1个标准大气压。若型号中出现如“D(La)922/0.8-3.6”的标识，则“/0.8”表示进口压力为0.8个大气压（绝对压力）。

因此，D(La)922-2.81型风机的核心性能是：在标准进气条件下，每分钟能将922立方米的空气压缩至2.81个绝对大气压后稳定输出。在为具体工艺（如跳汰机、高压反应釜）选型时，工程师需根据实际工艺所需的气体介质、流量、进口压力、出口压力及温度等参数，对照风机的性能曲线进行最终确定，确保风机在高效区内运行。

三、D(La)922-2.81风机核心配件与技术特点

一台高性能的轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机的可靠性，依赖于其关键零部件的精密设计与制造。以D(La)922-2.81为例，其主要配件及功能如下：

风机主轴：作为整个转子系统的核心承载与动力传递部件，要求具有极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用高强度合金钢锻造，经精密加工、热处理和探伤检测。多级D型风机的主轴上安装有多级叶轮，其轴颈部分的尺寸精度和表面粗糙度直接影响轴承的运行。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成。叶轮是能量转换的关键，其型线设计（通常是三元流后向叶片）直接决定风机的效率、压力-流量特性。针对稀土工艺，叶轮材料可能选用不锈钢（如304、316L）甚至更高级别的耐蚀合金，以应对可能存在的酸性气体或潮湿环境。转子总成在组装后必须进行高速动平衡校正，确保在工作转速下振动极小。

风机轴承与轴瓦：D系列高速风机通常采用滑动轴承（轴瓦）而非滚动轴承。滑动轴承在高速重载工况下具有更优的承载能力、阻尼特性和寿命。轴瓦内衬多为巴氏合金，具有良好的嵌藏性和顺应性。轴承箱的设计确保润滑油能稳定形成油膜，带走摩擦热。轴承温度和振动是监控风机健康状态的最重要参数。

密封系统：这是防止气体泄漏和润滑油污染的关键，尤其在输送贵重或有害工业气体时至关重要。主要包括：

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封，利用多次节流膨胀原理减小泄漏。在压力较高的D型风机中，迷宫密封的间隙要求极为严格。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油沿轴外泄。

碳环密封：在某些对泄漏控制要求极高或输送特殊气体的场合，会采用碳环密封作为轴端密封。它由多个碳环组成，在弹簧力作用下紧贴轴套，实现接触式密封，泄漏量远小于迷宫密封。但摩擦发热较大，需配套冷却系统。

轴承箱：容纳并支撑主轴轴承，内部形成润滑油路，通常集成有油温、油压监测点。其结构需保证良好的刚性，避免因变形影响轴承对中。

齿轮箱（对于增速型D系列）：将电机转速提升至风机转子所需的工作转速（可能高达每分钟数万转）。齿轮精度、润滑和冷却系统是保障其长期可靠运行的重点。

机壳（蜗壳与级间壳）：收集从叶轮流出的气体，将动能有效地转换为压力能。多级风机机壳结构复杂，要求有足够的强度和良好的气动性能。级间通常设有回流器引导气体进入下一级叶轮。

这些配件共同协作，使得D(La)922-2.81能够在稀土提纯的苛刻工况下，长期稳定地提供高压气体动力。

四、风机常见故障与修理维护要点

针对轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机的维护修理，目标是最大限度减少非计划停机，保障连续生产。以D(La)系列风机为例，常见故障及修理要点如下：

（一）常见故障分析

振动超标：这是最频发的故障。原因可能包括：转子动平衡失效（叶轮结垢、腐蚀或部件松动）、对中不良、轴承磨损（轴瓦巴氏合金脱落或刮伤）、基础松动或共振、气流激振（如喘振）等。

轴承温度过高：润滑油油质不良、油量不足、油路堵塞、冷却器失效、轴承装配间隙不当、负载过大等均可导致。

性能下降（压力或流量不足）：进口过滤器堵塞、密封间隙磨损过大导致内泄漏严重、叶轮腐蚀或磨损、转速下降等。

异常声响：轴承损坏会产生异响；喘振发生时会有周期性的剧烈喘振声；内部部件松动可能产生碰撞声。

气体或润滑油泄漏：密封件（碳环、油封、迷宫密封齿）磨损、老化或损坏，壳体结合面密封失效。

（二）修理与维护核心要点

计划性维护：严格执行定期点检（振动、温度、油压、油质）和定期保养（更换润滑油、清洗油滤、检查密封）。建立风机运行档案，进行趋势分析，预测性维护。

转子系统修理：这是大修的核心。转子吊出后，必须进行全面的尺寸测量、无损探伤（如磁粉、超声波）。叶轮如有腐蚀或磨损，需评估修复或更换。转子总成的重新动平衡是修理后性能恢复的关键步骤，必须在高精度平衡机上进行，平衡精度需达到国际标准ISO1940 G2.5或更高等级。

滑动轴承（轴瓦）的修理：检查轴瓦接触痕迹、巴氏合金层有无裂纹、脱壳或磨损。根据轴颈实测尺寸，进行刮研或重新浇铸巴氏合金加工，确保轴承间隙、接触角、侧隙符合设计标准。这是钳工技术水平的集中体现。

密封系统的更换与调整：更换所有老化油封。检查迷宫密封间隙，超差必须更换密封体或修复轴套。若采用碳环密封，需检查碳环磨损量、弹簧弹力，安装时确保各环活动自如，轴向间隙符合要求。

对中校正：大修后，电机-齿轮箱-风机之间的联轴器对中必须精密完成，通常采用激光对中仪，确保冷态和热态（考虑热膨胀）对中数据均在允许范围内。

试车与性能测试：修理完成后，必须进行无负荷试车（检查机械运转状态）和负荷性能测试，验证风机的振动、温度、压力、流量等参数是否达到修前水平或设计标准。

五、输送工业气体的特殊考量与风机选配

在轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯工艺中，风机输送的介质远不止空气。如前所述，可涉及多种工业气体：空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)及混合无毒工业气体。输送不同气体时，对风机的选型、设计和操作有重大影响：

气体物性影响：

分子量与密度：风机产生的压力比（出口/进口绝对压力）主要与叶轮结构、转速有关，但压力升（差值）和轴功率与气体密度成正比。输送氢气（分子量2）时，相同体积流量下的质量流量和所需功率远小于输送空气（平均分子量29）。反之，输送氩气（分子量40）则需更大功率。选型时必须以实际工况下的质量流量和密度进行换算。

绝热指数（比热比）：影响气体的压缩温升。氧气、空气的绝热指数较高，压缩后温升较明显；氩气等单原子气体则较低。这关系到是否需要中间冷却及材料的热承受能力。

腐蚀性：潮湿的二氧化碳、工业烟气（可能含SOx、NOx）具有腐蚀性，要求过流部件选用耐蚀材料。D(La)系列针对此可能采用不锈钢内衬或整体不锈钢铸造。

危险性：氧气是强氧化剂，要求风机内部绝对禁油，所有零部件需进行严格的脱脂清洗，并采用惰性气体（如氮气）进行密封隔离。氢气易燃易爆，要求风机防爆设计、极高的密封性（常采用碳环密封或干气密封）和防静电措施。

密封的特殊要求：输送贵重气体（如氦、氖）或危险气体时，对泄漏率要求极严。普通的迷宫密封已不适用，需采用碳环密封、机械密封或更先进的干气密封系统。这些密封能將軸封氣泄漏量控制在极低水平。

材料兼容性：例如，输送高纯氧气时，不仅要求禁油，所有金属材料还应避免使用在高速碰撞下易产生火花的铜合金等。

性能曲线换算：风机样本曲线通常基于空气绘制。用于其他气体时，必须进行相似性换算。核心换算公式涉及：

流量不变（体积流量）。

压力比不变。

轴功率与气体密度成正比，与绝热指数有关。

具体操作是：保持风机转速和体积流量不变，输送目标气体时产生的压力升，等于输送空气时的压力升乘以（目标气体密度/空气密度）。所需功率也按此密度比例和绝热指数修正系数进行换算。

因此，在为稀土提纯工艺选配风机，如选用D(La)922-2.81或其它系列风机时，必须向制造商明确告知所输送气体的完整组分、温度、压力、湿度以及是否有腐蚀性成分，以便进行正确的材质选择、密封设计、性能换算和驱动功率匹配。

六、结论

离心鼓风机是轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯工艺装置中不可或缺的动力设备。以D(La)922-2.81为代表的D(La)系列高速高压多级离心鼓风机，以其优异的升压能力和针对工艺的适应性，在高压气体输送环节扮演着关键角色。深入理解其型号含义、掌握其核心配件（如主轴、转子、轴瓦、碳环密封等）的技术要点，是进行设备科学选型、高效运维和精准修理的基础。

同时，稀土提纯工艺介质的多样性，要求风机技术人员必须充分考虑不同工业气体的物理化学特性对风机性能、结构材料和密封形式带来的深刻影响。只有将通用的风机技术与特定的工艺需求紧密结合，才能确保风机设备安全、稳定、高效、长周期地运行，从而为整个稀土提纯生产线的顺行与优化提供坚实保障。

随着稀土产业向精细化、高端化发展，对提纯工艺和设备的要求也将不断提高。未来，风机技术也必将向着更高效率、更高可靠性、更智能化的状态监测与故障诊断、以及更适应极端工况（如高压、高腐蚀、高纯净度要求）的方向持续演进。